Проверка долговечности подшипников

Конструкция подшипникового узла должна обеспечивать фик­сацию валов в осевом направлении, компенсацию температурных деформаций, надежную смазку и защиту подшипников от посто­ронних частиц, удобство монтажа, демонтажа и регулировки.

Выбор типоразмера подшипника зависит от характера нагрузки, ее величины и направления, частоты вращения и условий эксплуа­тации.

Проектируют подшипниковые узлы в такой последовательности:

1. Выполняют эскизную компоновку узла; на основании рас­четной схемы намечают расстояние между опорами и закрепленными на валу деталями.

2. На основании кинематической схемы и силовой характери­стики механизма определяют величины и направления нагрузок на опоры.

3. Намечают тип подшипника с учетом нагрузок, конструкции узла, условий эксплуатации и монтажа.

4. Определяют эквивалентную нагрузку и проверяют расчет­ную долговечность подшипника.

5. Назначают посадки на внутренние и наружные кольца под­шипника и выбирают способ крепления колец на посадочных местах.

6. Определяют систему смазки и конструкцию уплотнения.

7. Окончательно оформляют конструкцию подшипникового узла.

При выборе подшипников следует руководствоваться не только конструктивными, но и экономическими соображениями; напри­мер, учитывать, что шариковые подшипники дешевле роликовых, подшипники повышенных классов точности значительно дороже подшипников нормального класса.

В опорах, подверженных действию ударных нагрузок, пред­почтение следует отдавать роликоподшипникам. При действии на узел только радиальных нагрузок следует, как правило, ставить шарикоподшипники.

Для подшипников с частотой вращения кольца n < 1 мин^-1 основной характеристикой служит статическая грузоподъемность С_о; при большей частоте вращения - динамическая грузоподъем­ность С.

По ГОСТ 18855-73 динамической грузоподъемностью радиаль­ных и радиально-упорных подшипников называют величину по­стоянной радиальной нагрузки, которую группа идентичных под­шипников с неподвижным наружным кольцом может выдержать в течение 1 млн. оборотов внутреннего кольца. Для упорных под­шипников динамическая грузоподъемность — это постоянная цен­тральная осевая нагрузка, которую любой из группы идентичных подшипников сможет выдерживать в течение 1 млн. оборотов одного из колец подшипника. Под номинальной долговечностью понимают срок службы подшипников, в течение которого не менее 90% из данной группы при одинаковых условиях должны прора­ботать без появления признаков усталости металла.

Расчетную долговечность L в млн. оборотов или в часах опреде­ляют по динамической грузоподъемности С и величине эквива­лентной нагрузки Р_э

где L – долговечность подшипника, млн. об;

а₁ – коэффициент надежности;

а₂₃ – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации подшипника;

С - динамическая грузоподъемность, Н;

Р_э – эквивалентная динамическая нагрузка, Н;

m - показатель степени, для шариковых радиальных подшипников, m =3, для роликоподшипников m =3,33.

Для любых подшипников

где L_h – базовая долговечность, ч;

L – долговечность подшипника, млн. об;

n - частота вращения подшипника, мин^-1.

Требуемая долговечность подшипника предусмотрена ГОСТ 16162-85 и составляет: для червячных редукторов не менее 5000ч, а для зубчатых – не менее 10000ч.

Эквивалентная нагрузка в зависимости от вращения колец, радиальной и осевой нагрузки определяется для радиальных шарикоподшипников и радиально-упорных шарико - и роликоподшипников

Для упорных шариковых и роликовых подшипников

где - коэффициент радиальной нагрузки (таблицы 10.2 – 10.3);

- коэффициент осевой нагрузки (таблицы 10.1 – 10.2);

- коэффициент, учитывающий вращение колец; при вращении внутреннего кольца , наружного кольца ;

- радиальная нагрузка, Н;

- осевая нагрузка, Н;

- температурный коэффициент (таблица 10.1);

- коэффициент безопасности (таблица 10.4)

Таблица 10.1 – Значения коэффициента

Рабочая температура подшипника,	До 100
	1,0	1,05	1,10	1,15	1,25	1,35	1,4

В радиально-упорных подшипниках при действии на них радиальных нагрузок возникают осевые составляющие реакций:

- для радиально-упорных шарикоподшипников

- для конических роликоподшипников

Таблица 10.2 – Коэффициенты и для однорядных радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников ( - параметр осевого нагружения)

Угол контакта			e	Угол контакта			e
X	Y	X	Y
						0,014	0,45	1,81	0,30
	0,014	0,56	2,30	0,19	0,029	1,62	0,34
0,028	1,99	0,22	0,057	1,46	0,37
0,056	1,71	0,26	0,086	1,34	0,41
0,084	1,55	0,28	0,110	1,22	0,45
0,110	1,45	0,30	0,170	1,13	0,48
0,170	1,31	0,34	0,290	1,04	0,52
0,280	1,15	0,38	0,430	1,01	0,54
0,420	1,04	0,42	0,570	1,00	0,54
0,560	1,00	0,44		--	0,41	0,87	0,68
						--	0,37	0,66	0,95
Примечание.1.Для двухрядных сферических радиальных шариковых подшипников значения X, Y и e такие же, как и для однорядных при . 2.При принимают X = 1 и Y = 0. 3. Y и для промежуточных величин отношений определяют интерполяцией.

Таблица 10.3 - Коэффициенты и для радиально-упорных роликовых подшипников

X	Y	X	Y
Подшипники однорядные
1,0		0,40	0,40ctgα	1,5tgα
Подшипники двухрядные
1,0	0,45ctgα	0,67	0,67ctgα	1,5tgα

Так как осевые составляющие зависят от параметра , приходится определять вначале приближенно, ориентируясь на соотношение внешней осевой силы, а не полной осевой нагрузки, к статической грузоподъемности, следовательно, и коэффициент Y сначала определяют приближенно. Затем уточняют все величины и окончательно определяют расчетную долговечность. Рекомендации по выбору типа подшипника приведены ниже в таблице 10.5.

Таблица 10.4 – Значения коэффициента

Нагрузка на подшипник		Примеры использования
Спокойная без толчков	1,0 – 1,2	Приводы ленточных конвейеров
Легкие толчки; кратковременные перегрузки до 1255 от номинальной (расчетной) нагрузки	1,2 – 1,3	Передачи металлорежущих станков (кроме строгальных и долбежных); блоки, электродвигатели малой и средней мощности; легкие вентиляторы и воздуходувки
Умеренные толчки; вибрационная нагрузка; кратковременная перегрузка до 150% от номинальной (расчетной) нагрузки	1,3 – 1,5	Буксы рельсового подвижного состава, приводы винтовых конвейеров
То же, в условиях повышенной надежности	1,5 – 1,8	Центрифуги, мощные электрические машины; энергетическое оборудование
Со значительными толчками и вибрацией; кратковременные перегрузки до 200% от номинальной (расчетной) нагрузки	1,8 – 2,5	Зубчатые передачи 9-й степени точности; дробилки и копры; кривошипно-шатунные механизмы; валки прокатных станов; мощные вентиляторы.
С сильными ударами и кратковременными перегрузками до 300% от номинальной (расчетной) нагрузки	2,5 – 3,0	Тяжелые ковочные машины; лесопильные рамы, рольганги станов, блюмингов и слябингов

Таблица 10.5 – Рекомендации по выбору типа подшипника

Отношение	Конструктивное обозначение и угол контакта	Осевая составляющая радиальной нагрузки R в долях	Примечание
< 0,35	Однорядные радиальные шарикоподшипники	---	Подбор следует начинать с легкой серии, дающей оптимальные результаты по предельной быстроходности
От 0,35 до 0,7	36000, α = 120		Допустимо использование особо легкой серии
От 0,71 до 1,0	46000, α = 260		При высоких скоростях легкая серия предпочтительнее
Свыше 1,0	66000, α = 360		Для высоких скоростей подшипник с данным углом контакта непригоден
Примечание. При рекомендуется применять конические радиально-упорные подшипники или спаренные радиально-упорные шариковые.

Таблица 10.6 – Формулы для определения осевой нагрузки

Схема нагружения	Соотношение сил	Результирующая осевая нагрузка

В случае установки двух радиально-упорных подшипников по концам вала (враспор) результирующие осевые нагрузки каждого подшипника определяют с учетом действия внешней осевой нагрузки и осевых составляющих от радиальных нагрузок, приложенных к подшипникам 1и 2 (таблица 10.6)

Контрольные вопросы: